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DE10290312T5 - Schaltstromversorgung - Google Patents

Schaltstromversorgung

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DE10290312T5
DE10290312T5 DE10290312A DE10290312A DE10290312T5 DE 10290312 T5 DE10290312 T5 DE 10290312T5 DE 10290312 A DE10290312 A DE 10290312A DE 10290312 A DE10290312 A DE 10290312A DE 10290312 T5 DE10290312 T5 DE 10290312T5
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smoothed
smoothing
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DE10290312A
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Katsumi Tokio/Tokyo Kobori
Masami Tokio/Tokyo Okada
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Sony Corp
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Sony Corp
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Description

PCT/P02/00353
BESCHREIBUNG
5
SchaltStromversorgung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit dem Bereitschafts- bzw. Standby-Modus ausgestattete Schaltstromversorgung.
Technischer Hintergrund
Konventionell gibt es weit und breit benutzte Schalt-Stromversorgungen zum Schalten eines durch Gleichrichten und Glätten eines kommerziellen Wechselstroms erhaltenen Gleichstroms mit einer Hochfrequenz von annähernd 100 kHz zur Umwandlung des Gleichstroms in eine Spannung eines gewünschten Wertes unter Verwendung eines Transformators mit einem Hochleistungsverhältnis.
Als Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung einer Ausgangsspannung dieser Schaltstromversorgungen werden verwendet: das PWM-Verfahren (Pulsweitenmodulations-Verfahren), welches das Tastverhältnis eines mit der Variation einer Ausgangsspannung korrespondierenden Schaltimpulses steuert, das Frequenzregelungs- bzw. Frequenzsteuerungsverfahren und das Phasenregelungs- bzw. Phasensteuerungsverfahren, welche die Frequenz,bzw. Phase eines Schaltimpulses, beispielsweise in Resonanz treten usw., regeln bzw. steuern.
Konventionell führt bei einer z.B. in einem Wechselstrom- bzw. AC-Netzteil verwendete Schaltstromversorgung ein Wandler dauernd eine Schaltoperation in Serie aus. Infolgedessen ist eine Leistung bzw. Energie zum Betrieb eines Schaltelements des Wandlers und eine bei einer Regelungs- bzw. Steuerungsschaltung verbrauchte Energie bzw. Leistung groß, und es ist das Verhältnis der Leistung zur Ausgangsleistung groß. So wird nicht nur die Umwandlungseffizienz
herabgesetzt, sondern es ist auch schwierig, den Leistungsverbräuch im Standby-Zustand einzuschränken.
Um dieser Unzulänglichkeit zu begegnen, wird praktisch eine mit dem Standby-Modus ausgestattete Schaltstromversorgung verwendet, welche die Leistung zum Betrieb eines Schaltelements des Wandlers und die bei einer Regelungs- bzw. Steuerungsschaltung verbrauchte Leistung reduzieren und den Leistungsverbrauch im Standby-Zustand durch Überwachen des Ausgangsleistungszustandes zum Detektieren des Standby-Zustandes und Ändern des Betriebsmodus eines Schaltelements wie in Figur 1 gezeigt vom gewöhnlichen serienmäßigen Oszillationszustand in einen intermittierenden Oszillationszustand herabsetzen kann.
Bei der Überwachung des Ausgangsleistungszustandes beispielsweise ist ein Detektionswiderstand Rs in Reihe zu einer Ausgangsleitung geschaltet, und zur Entscheidung wird der Wert einer Spannung ÄVs zwischen Enden des Detektionswiderstandes Rs detektiert.
Jedoch wird bei einer konventionellen Schaltstromversorgung, wenn sie in den Standby-Zustand kommt, bewirkt, dass eine Ausgangsspannung gleich 0 oder ein extrem kleiner Wert ist. Um infolgedessen den Wert der Spannung ÄVs zwischen Enden des Detektionswiderstandes Rs höher als den Wert eines sicheren Betrags im Standby-Zustand. zu halten, muss der Wert des Detektionswiderstandes Rs vergrößert werden. Da in diesem Fall der vom Detektionswiderstand Rs verursachte Leistungsverlust im gewöhnlichen Betriebszustand groß wird, weist eine herkömmliche Schaltstromversorgung ein zum Detektionswiderstand Rs parallel geschaltetes Schaltelement Ql auf, um die Ausgangsleitung im gewöhnlichen Betriebszustand zur Reduzierung des Leistungsverlustes in Nebenschluss zu schalten. Andererseits entsteht das Problem, dass eine.. Zunahme der Zahl Teile und Komponenten.und ein neuer Leistungsverlust, die durch eine solche Gegenmaßnahme verursacht werden, verhindern, dass eine Schaltstromversorgung in Größe und.Preis reduziert wird. , '
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Offenbarung der Erfindung
Demgemäss ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik durch Bereitstellen einer Schaltstromversorgung zu beseitigen, die keinen Detektionswiderstand aufweist, der einen Verlust an Leistung, deren Betriebsmodus in den Standby-Modus geändert werden kann, verursacht, wodurch die Reduzierung in Größe und Preis der Vorrichtung selbst ermöglicht wird.
Die obige Aufgabe kann durch Bereitstellen einer Schaltstromversorgung gelöst werden, die aufweist:
eine Schalteinrichtung zum Schalten eines Eingangsgleichsignals,
eine Schaltregel- bzw. Schaltsteuereinrichtung zur Regelung bzw. Steuerung des Schaltbetriebs der Schalteinrichtung, einen Wandlertransformator, dessen Primärwicklung ein Schaltausgangssignal aus der Schalteinrichtung zugeführt ist,
eine Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungseinrichtung und Sekundär-Gleichrichtungs- und -Glättungseinrichtung zur Gleichrichtung und Glättung eines an einer Sekundärwicklung des Wandlertransformators erhaltenen Ausgangssignals, und
eine von einem gleichgerichteten und geglätteten Sekundar-Ausgangssignal aus der Sekundär-Gleichrichtungs- und Glättungseinrichtung betriebene Fehlerde.tektionseinrichtung zum Detektieren eines Lasten zuzuführenden gleichgerichteten und geglätteten Haupt-Ausgangssignals aus der Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungseinrichtung, um den Schaltbetrieb der Schalteinrichtung durch die Schaltregel- bzw. Schaltsteuereinrichtung zu regeln bzw. steuern, um zu bewirken, dass das gleichgerichtete und geglättete.Haupt-.
Ausgangssignal ein vorbestimmter Zustand ist, und zum Vergleichen der Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Sekundär-Ausgangssignals mit der Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Haupt-Ausgangssignals, um den Betriebszustand der Schaltregel- bzw. Schaltsteuereinrichtung in dem Fall, dass die Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Sekundär-Ausgangssignals abfällt, so dass sie um einen vorbestimmten Wert unter die Spannung des gleichgerichteten und
geglätteten Haupt-Ausgangssignals kommt, in den Standby-Modus zu'ändern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebe des gewöhnlichen Betriebsmodus und des Standby-Modus einer herkömmlichen Schaltstromversorgung.
Figur 2 zeigt ein Schaltbild der Hauptkonfiguration der herkömmlichen Schaltstromversorgung zum Detektieren des Standby-Zustandes durch Überwachen des Ausgangsleistungszustandes.
Figur 3 zeigt ein Schaltbild der Konfiguration einer Schaltstromversorgung der vorliegenden Erfindung.
Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Ausgangsstrom einer Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung und von Ausgangsspannungen der Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung und einer Sekundär-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung der Schaltstromversorgung.
Figur 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Änderungssteuerung der Schaltstromversorgung in den Standby-Modus .
Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung Die vorliegende Erfindung wird, was die beste Art und Weise betrifft, unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben.
Figur 3 zeigt die Konfiguration einer Schaltstromversorgung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in Figur 3 gezeigte Schaltstromversorgung 100 weist eine Wechselstromgleichrichtungseinheit 10 auf, die aus einer mit einem kommerziellen Leistungsaufnahmeanschluss 1 verbundenen Gleichrichterschaltung 11 und einem Glättungskondensator 12 besteht. Die Schaltstromversorgung 100 weist außerdem einen Wandlertransformator 20 und ein Schaltelement■30 auf, und die Primärspule 21 des Wandlertransformators 20 ist über das Schaltelement 30 an die Wechselstromgleichrichtungseinheit 10
angeschlossen. Auch ist die Sekundärspule 22 des Wandlertransformators 20 an eine aus einer Gleichrichterdiode. 49 und einem Glättungskondensator 42 bestehende Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 und an eine aus einer Gleichrichterdiode 51 und einem Glättungskondensator 52 bestehende Sekundär-Gleichrichtungs-- und -Glättungsschaltung 50 angeschlossen. Der Verbindungspunkt a der Gleichrichterdiode 41 und des Glättungskondensators 42, welche die Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 bilden, und der Verbindungspunkt b der Gleichrichterdiode 51 und des Glättungskondensators 52, welche die Sekundäre-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 50 bilden, sind über eine Diode 45 miteinander verbunden.
Die Schaltstromversorgung 100 verwendet das PWM-Verfahren (Pulsweitenmodulations-Verfahren), das außerdem eine PWM-Regelungs- bzw. PWM-Steuerungsschaltung 80 zur Steuerung des Schaltbetriebs des Schaltelements 30 auf die PWM-Weise aufweist.
Die Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 ist mit Ausgangsanschlüssen 101 und 102 verbunden. Die Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 ist mit einer Fehlerdetektionsschaltung 60 verbunden, die von einem gleichgerichteten und geglätteten Ausgangssignal aus der Sekundär-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 50 betrieben wird. Die Fehlerdetektionsschaltung 60 detektiert ein von der Haupt-Gleichrichtung- und -Glättungsschaltung 40 gesendetes gleichgerichtetes und geglättetes Ausgangssignal Vaus und gibt auf der Basis des Detektionsergebnisses ein Fehlersignal des gleichgerichteten und geglätteten Ausgangssignals Vaus über einen Fototransistor 71 an die PWM-Steuerungsschaltung 80 zurück. Die Fehlerdetektionsschaltung 60 entscheidet durch Überwachen des gleichgerichteten und geglätteten Äusgangssignals Vaus auch, ob an die Ausgangsanschlüsse 101 und 101 angeschlossene Lasten in den Standby-Zustand kommen oder nicht, und gibt ein mit dem Entscheidungsergebnis korrespondierendes Steuerungssignal über einen Fototransistor 72 an die PWM-Steuerungsschaltung 80 zurück.
Der PWM-Steuerungsschaltung 80 wird ein Auslöseausgangssignal aus einer nicht gezeigten Auslöseschaltung zugeführt, und ein an einer dritten Spule 23 des Wandlertransformators 20 erhaltenes drittes Ausgangssignal wird über eine aus einer Gleichrichterdiode 91 und einem Glättungskondensator 92 bestehende Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 90 einem Leistungsanschluss zugeführt.
Bei der so konfigurierten Schaltstromversorgung 100 wird, wenn bei der Wechselstromgleichrichtungseinheit 10 durch Gleichrichtung und Glättung einer vom kommerziellen Leistungsaufnahmeanschluss 1 zugeführten Wechselsignalleistung (ein Wechselstromeingangssignal) eine Gleichsignalleistung erhalten wird, von einer nicht gezeigten und von der Gleichsignalleistung betriebenen Auslöseschaltung ein Auslösesignal zur PWM-Steuerungsschaltung 80 gesendet, und dann beginnt die PWM-Steuerungsschaltung 80 den Oszillationsbetrieb mit einer Frequenz von annähernd 100 kHz. Ein Oszillationsausgangssignal aus der PWM-Steuerungsschaltung 80 bewirkt, dass das Schaltelement 30 den Schaltbetrieb ausführt. Dann werden durch Schalten eines von der Wechselstromgleichrichtungseinheit 10 zur Primärspule 21 des Wandlertransformators 20 fließenden Gleichstroms an der Sekundärspule 22 und der dritten Spule 23 des Wandlertransformators 20 ein zweites Ausgangssignal und ein drittes Ausgangssignal induziert. Infolgedessen wird das an der dritten Spule 23 des Wandlertransformators 20 erhaltene dritte Ausgangssignal als eine Leistung zum Betrieb der PWM-Steuerungsschaltung 80 verwendet. . .
Auch wird das an der Sekundärspule 22 des Wandlertransformators 20 erhaltene zweite Ausgangssignal von der Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 gleichgerichtet und geglättet, um über die Ausgangsanschlüsse 101 und 102 Lasten zugeführt zu werden, und wird von der Sekundär-Gleichrichtungsund -Glättungsschaltung 50 gleichgerichtet und geglättet, um als Leistung zum Betrieb der Fehlerdetektionsschaltung 60 verwendet zu werden.
Die Fehlerdetektionsschaltung 60 detektiert ein von der Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 gesendetes gleichgerichtetes und geglättetes Ausgangssignal Vaus und gibt ein Fehlersignal des gleichgerichteten und geglätteten Ausgangssignals Vaus an die PWM-Steuerungsschaltung 80 zurück. Dann steuert die PWM-Steuerungsschaltung 80 den Schaltbetrieb des Schaltelements 30 auf die PWM-Weise, um zu bewirken, dass das gleichgerichtete und geglättete Ausgancjssignal Vaus ein konstanter Wert ist.
Wird in diesem Zustand ein Ausgangsstrom aus der Haupt-Gleichrichtungs- und ^Glättungsschaltung 4 0 reduziert, ändern sich Ausgangsspannungen der Haupt-Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 40 und der Sekundär-Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50 wie in Figur 4 gezeigt. Das heißt, eine AusgangsSpannung der Sekundär-Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 50 fällt wie in Figur 4 durch gestrichelte Linien gezeigt ab, wenn der Ausgangsstrom zu einem gewissen Stromwert kommt. Der Stromwert ist im Wesentlichen proportional zu einem bei der Fehlerdetektionsschaltung 60 verbrauchten Strom. Das heißt, die Ausgangsspannung ist im Fall, dass der bei der Fehlerdetektionsschaltung 60 verbrauchte Strom groß ist, durch „Reaktion 3" gezeigt, während sie im Fall, dass der Strom klein ist, gleich „Reaktion 1" ist.
Infolgedessen kann die Spannu^f des Verbindungspunktes b der Gleichrichterdiode 51 und des Glättungskondensators 52, welche die Sekundär-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 50 bilden, durch Änderung eines durch die Fehlerdetektionsschaltung 60 fließenden Stroms eingestellt werden. Auch ist die Spannung des Verbindungspunktes b der Gleichrichterdiode 51 und des Glättungskondensators 52., welche die Sekundär-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 50 bilden, um eine Vorwärts- bzw. Durchlassspannung der Diode 45, die zwischen dem Verbindungspunkt a und dem Verbindungspunkt b angeordnet ist, niedriger als die des Verbindungspunktes, a der Gleichrichtungsdiode 41 und des Glättungskondensators 42, welche die Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungsschaltung 40 bilden.
• ·
In der Schaltstromversorgung 10&Oacgr; entscheidet die Fehlerdetektionsschaltung 60 durch Vergleichen der Spannung am Verbindungspunkt a mit der am Verbindungspunkt b, ob an die Ausgangsanschlüsse 101 und 102 angeschlossene Lasten in den Standby-Zustand kommen oder nicht. Dann sendet die Fehlerdetektionsschaltung 60 über den Fototransistor 72 ein Regelungs- bzw. Steuerungssignal zur Änderung des Betriebsmodus der PWM-Steuerungsschaltung 80. Das heißt, die Fehlerdetektionsschaltung 60 sendet in dem Fall, dass der Standby-Zustand detektiert wird, ein Steuerungssignal, um der PWM-Steuerungsschaltung 8 0 Einschaltzeit für intermittierenden Betrieb zur Änderung des Betriebsmodus in den Standby-Modus zu geben, während sie ihr in dem Fall, dass die Spannung, des Verbindungspunktes a und/oder des Verbindungspunktes b ab- ' fällt, bis sie unter eine Wiederbeginn-Einsetzspannung kommt, Ausschaltzeit für intermittierenden Betrieb gibt.
Im Zustand des intermittierenden Betriebs fällt die Spannung am Verbindungspunkt b drastisch ab, da ihm eine Zeitdauer lang keine Leistung zugeführt wird. Andererseits kann der Betrieb der Fehlerdetektionsschaltung 60 sichergestellt werden, da die Spannung des Verbindungspunktes a dem Verbindungspunkt b über die Diode 45 kontinuierlich zugeführt wird.
Wie im Obigen kann die vorliegende Erfindung eine Schaltstromversorgung bereitstellen, die keinen Detektionswiderstand aufweist, der einen Verlust an Leistung, deren Betriebsmodus durch Detektieren des Standby-Zustandes in den Standby-Modus geändert werden kann, verursacht, wodurch die Reduktion in Größe und Preis der Vorrichtung selbst ermöglicht ist.

Claims (1)

AO Patentansprüche
1. Schaltstromversorgung, mit:
einer Schalteinrichtung zum Schalten eines Eingangsgleichsignals,
einer Schaltsteuereinrichtung zur Steuerung des Schaltbetriebs der Schalteinrichtung,
einem Wandlertransformator, dessen Primärwicklung ein Schaltausgangssignal aus der Schalteinrichtung zugeführt ist, einer Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungseinrichtung. und Sekundär-Gleichrichtungs- und -Glättungseinrichtung zur Gleichrichtung und Glättung eines an einer Sekundärwicklung des Wandlertransformators erhaltenen Ausgangssignals, und einer von einem gleichgerichteten und geglätteten Sekundär-Ausgangssignal aus der Sekundär-Gleichrichtungs- und Glättungseinrichtung betriebenen Fehlerdetektionseinrichtung zum Detektieren eines Lasten zuzuführenden gleichgerichteten und geglätteten Haupt-Ausgangssignals aus der Haupt-Gleichrichtungs- und -Glättungseinrichtung, um den Schaltbe-0 trieb der Schalteinrichtung durch die Schaltsteuereinrichtung zu steuern, um zu bewirken, dass das gleichgerichtete und geglättete Haupt-Ausgangssignal ein vorbestimmter Zustand ist, und zum Vergleichen der Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Sekundär-Ausgangssignals mit der Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Haupt-Ausgangssignals, um den Betriebszustand der Schaltsteuereinrichtung in dem Fall, dass die Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Sekundär-Ausgangssignals abfällt, so dass sie um einen vorbestimmten Wert unter die Spannung des gleichgerichteten und geglätteten Haupt-Ausgangssignals kommt, in den Standby-Modus zu ändern.
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