DE19546874A1

DE19546874A1 - Elektronisches Stromversorgungsgerät

Info

Publication number: DE19546874A1
Application number: DE19546874A
Authority: DE
Inventors: Peter Hunke
Original assignee: LEUTZ ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: LEUTZ ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-19

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Stromversorgungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Stromversorgungsgeräte sind allgemein bekannt. Die bei herkömmlichen Stromversorgungsgeräten verwendeten Transformatoren können gegenüber solchen Transformatoren, die zur Abwärtstransformation bei Netzfrequenz verwendet werden, verhältnismäßig kleine räumliche Abmessungen haben, weil die Frequenz des Sperrwandlers gegenüber der Netzfrequenz relativ hoch ist und daher für die Transformatoren kleine Ferritkerne einsetzbar sind

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Aufwand für das Stromversorgungsgerät der eingangs genannten Art zu vermindern und den Wirkungsgrad des Stromversorgungsgeräts weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei einem solchen Stromversorgungsgerät brauchen keine teuren Glättungskondensatoren verwendet werden. Ferner wird durch die Parallel- RC-Glieder in den Steuerkreisen der Transistoren ein schnellerer Ladungsträgerabfluß an den Basen der Transistoren bei deren Abschalten erreicht, so daß die Abhängigkeit der Sperrwandlerfrequenz von der Speicherzeit der Transistoren verringert wird. Diese Parallel-RC-Glieder vermindern auch die Verlustleistung der Transistoren, so daß der Wirkungsgrad des Stromversorgungsgerätes erhöht wird. So kann ein Wirkungsgrad von 95% erreicht werden. Außerdem wird mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Sperrwandler ein Sanftanlauf erzielt.

Damit der Sperrwandler gegen Überlast geschützt werden kann, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung im Emitterkreis des zweiten Transistors ein Emitterwiderstand angeordnet, von dem eine Spannung zur Beeinflussung der Spannung am dritten Kondensator im Sinne einer Verminderung abgeleitet wird.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Überlastschutzkreises sieht gemäß der Erfindung vor, daß an den Emitterwiderstand über ein Gleichrichter- und Glättungsglied die Basis-Emitter-Strecke eines dritten Transistors angeschlossen ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke dem dritten Kondensator parallel liegt.

Die bekannten Stromversorgungsgeräte werden meistens in Kunststoffgehäusen untergebracht, wobei die Anschlußklemmleisten außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und die Anschlüsse daher nicht gegen Berührung geschützt sind. Um hier Abhilfe zu schaffen, werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die elektrischen Anschlüsse des Stromversorgungsgerätes innerhalb des Gehäuses angeordnet und nur über an das Gehäuse angespritzte Führungshülsen für Schraubenzieher zugänglich gemacht.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung für ein elektronisches Stromversorgungsgerät,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Gehäuseoberteil für das Stromversorgungsgerät,

Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Gehäuseoberteils von unten,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Gehäuseunterteil für das Stromversorgungsgerät (längs der Linie A-A in Fig. 5) und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das in Fig. 4 dargestellte Gehäuseunterteil.

Das in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 angegebene Stromversorgungsgerät dient zur Stromversorgung von Halogenlampen aus dem Wechselstromnetz und ist vorzugsweise als Vorschaltgerät für solche Lampen ausgebildet.

An mit dem Wechselstromnetz verbindbare Eingangsanschlüsse a1, a2 ist über ein auf die Sperrwandlerfrequenz abgestimmtes Filter C1, L1, C2 ein Brückengleichrichter D1 angeschlossen. Dieser Filter verhindert, daß Spannungen mit der Sperrwandlerfrequenz ins Wechselstromnetz eingekoppelt werden. Die Ausgangsspannung des Brückengleichrichters D1 wird nicht geglättet. An den Ausgang des Brückengleichrichters D1 sind in Reihe liegende Kollektor-Emitter- Strecken zweier Transistoren T2, T3 und zwei in Reihe liegende Kondensatoren C7, C8 angeschaltet, wobei im Emitterkreis des Transistors T3 ein Emitterwiderstand R12 liegt. Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kollektor-Emitter-Strecken und dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kondensatoren liegt die Reihenschaltung einer Wicklung W1 eines Transformators L2 und eine Wicklung eines weiteren Transformators L3, wobei beide Transformatoren vorzugsweise mit Ferritkernen ausgestattet sind. Ausgangswicklungen des Transformators L3 sind an Ausgangsanschlüsse a3, a4 angeschlossen, mit denen Halogenlampen verbindbar sind. Die Basis-Emitter- Strecken der Transistoren T2, T3 werden durch je eine Wicklung W2, W3 des Transformators L2 über ein jeweils zugeordnetes Parallel-RC-Glied R5, C5 bzw. R6, C6 und einen Strombegrenzungswiderstand R3 bzw. R1 gesteuert, wobei der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 ein Widerstand R7 parallel liegt und der Reihenschaltung aus der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T3 und dem Emitterwiderstand R12 ein Widerstand R8 parallel liegt. Der Steuerkreis des zweiten Transistors T3 ist über eine Diac D3 an einen dritten Kondensator C3 angeschlossen, der über einen Widerstand R2 mit dem Brückengleichrichterausgang verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T3 ist über eine Diode D2 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstands R2 und des Kondensators C3 verbunden.

An den Ausgang des Brückengleichrichters D1 ist noch ein Varisator R1 angeschlossen, der den Sperrwandler vor Überspannungsspitzen aus dem Wechselstromnetz schützt. Ferner ist noch der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T2 eine Freilaufdiode D5 und der Reihenschaltung aus der Kollektor- Emitter-Strecke des Transistors T3 und dem Emitterwiderstand R12 eine Freilaufdiode D6 parallel geschaltet. Diese Freilaufdioden schützen die Transistoren T2, T3 vor Überspannungen beim Abschalten.

An den Emitterwiderstand R12 ist über ein Gleichrichter- und Glättungsglied D4, R9, C4 und einen Strombegrenzungswiderstand R10 die Basis-Emitter-Strecke eines dritten Transistors T1 angeschlossen ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke dem dritten Kondensator C3 parallel liegt und an dessen Basis-Emitter-Strecke ein Widerstand R11 angeschlossen ist. Dieser zuletzt beschriebene Schaltungsteil dient als Überlastungsschutz für die Transistoren T2, T3 bei Kurzschluß an den Ausgangsanschlüssen a3, a4.

Die Netzspannung wird mit dem Brückengleichrichter D1 in eine Gleichspannung aus sinusförmigen Halbwellen mit doppelter Netzfrequenz gleichgerichtet. Wenn die Spannung am Kondensator C3 die Zündspannung, beispielsweise von 34 V, der Diac D3 erreicht hat, wird der Transistor T3 leitend gesteuert, so daß Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 27 kHz beginnen können. Dabei werden die Transistoren T2, T3 im Gegentakt von den Wicklungen W2, W3 gesteuert. Der Kollektorstrom des Transistors T2 fließt während der einen Halbwelle über den Kondensator C7, die Eingangswicklung des Transformators L3 und die Wicklung W1, während der Kollektorstrom des Transistors T2 während der anderen Halbwelle in Gegenrichtung über die Wicklung W1, die Eingangswicklung des Transformators L3 und den Kondensator C8 fließt.

Der Zündzeitpunkt der Diac D3 kann mit der Zeitkonstanten des RC-Gliedes R2, C3 variiert werden, so daß man mit einem Potentiometer die Halogenlampen dimmen könnte. Nachdem der Schwingzyklus sanft eingesetzt hat, sorgt die Diode D2 dafür, daß die Spannung am Kondensator C3 die Zündspannung der Diac D3 nicht wesentlich überschreitet, so daß der Transistor T3 wieder abschalten kann.

Die Frequenz des Sperrschwingers hängt hauptsächlich von der Größe und der maximalen Flußdichte des Transformators L2 und der Speicherzeit der Transistoren T2, T3 ab. Wenn die Schwingung begonnen hat, steigt der Strom im Transformator L3 bis zur Kernsättigung an. Ist die Kernsättigung erreicht, fällt der Basisstrom des durchgeschalteten Transistors T2 bzw. T3 auf Null, und dieser Transistor schaltet nach seiner Speicherzeit ab. Die Abhängigkeit der Sperrwandlerfrequenz von der Speicherzeit der Transistoren T2, T3 wird durch die Parallel-RC-Glieder R5, C5 und R6, C6 minimiert. Diese Glieder beschleunigen den Ladungsträgerabfluß an den Basen beim Abschalten dieser Transistoren. Demnach kann die Sperrwandlerfrequenz im wesentlichen konstant gehalten werden.

Bei einem Kurzschluß an den Ausgangsanschlüssen a3, a4 steigt der Kollektorstrom der Transistoren T2, T3 sehr stark an. Der starke Kollektorstrom des Transistors T3 verursacht einen hohen Spannungsabfall am Emitterwiderstand R12, wodurch der Kondensator C4 aufgeladen wird. Wenn die Spannung am Kondensator C4 so groß wird, daß die Ansprechschwelle der Basis-Emitter-Strecke des Transistors überschritten wird, wird dieser Transistor leitend gesteuert. Damit verhindert dieser Transistor, daß die Diac D3 beim Zyklusbeginn zünden kann. Der Kondensator C4 wird danach über die Steuerstrecke des Transistors T1 und die Widerstände R10, R11 langsam entladen, bis die Spannung unterhalb der Basisschwellspannung des Transistors T1 fällt. Danach folgt ein Neubeginn des Schwingzyklus. Wenn die Ausgangsanschlüsse a3, a4 immer noch kurzgeschlossen sind, beginnt der Sperrvorgang von neuem.

In den Fig. 2 bis 5 ist ein Kunststoffgehäuse aus einem Gehäuseoberteil 10 (Fig. 2, 3) und einem Gehäuseunterteil 20 (Fig. 4, 5) dargestellt. In dieses sehr kleine Gehäuse ist das in Fig. 1 dargestellte Gerät so einbaubar, daß die Anschlüsse a1 bis a4 nicht berührt werden können. Die Gehäuseteile 10, 20 haben einen kastenförmigen Aufbau und können mittels Schnappverbindungen oder/und mittels Nieten miteinander fest verbunden werden. An den Enden des Gehäuseoberteils 10 sind Hülsen 11 für den Zugang zu den Anschlüssen a1, a2 und Hülsen 12 für den Zugang zu den Anschlüssen a3, a4 und weiteren ähnlichen Anschlüssen angespritzt. Durch die Hülsen 11, 12 kann ein Schraubenzieher zum Befestigen von Leitungsdrähten geführt werden, die zu diesem Zweck durch Durchführungen 13, 14 des Gehäuseoberteils 10 durchführbar sind. Das Gehäuseoberteil 20 hat an den Enden jeweils eine zwei Befestigungslöcher aufweisende Befestigungslasche 21 bzw. 22, die so ausgebildet ist, daß sie bei Bedarf abbrechbar ist.

Claims

1. Elektronisches Stromversorgungsgerät zur Speisung von Niedervoltverbrauchern, insbesondere Halogenlampen, aus dem Wechselstromnetz mit einem vom Netz gespeisten Doppelweggleichrichter und einem an diesen Gleichrichter angeschlossenen Sperrwandler, der aus einer Transistorgegentaktstufe mit einem in deren Ausgang liegenden Transformator gebildet ist und dessen Frequenz wesentlich höher als die Netzfrequenz ist, gekennzeichnet durch einen Sperrwandler mit folgenden Merkmalen:

a) in Reihe liegende Kollektor-Emitter-Strecken zweier Transistoren (T2, T3) und zwei in Reihe liegende Kondensatoren (C7, C8) sind an den Ausgang des eine ungeglättete Gleichspannung abgebenden Doppelweggleichrichters (D1) angeschaltet,
b) zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kollektor- Emitter-Strecken und dem gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Kondensatoren liegt eine Wicklung (W1) des Transformators (L2),
c) die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren (T2, T3) werden durch je eine Wicklung (W2, W3) des Transformators (L2) über ein jeweils zugeordnetes Parallel-RC-Glied (R5, C5; R6, C6) gesteuert und
d) der Steuerkreis des zweiten Transistors (T3) ist über eine Diac (D3) an einen dritten Kondensator (C3) angeschlossen, der über einen Widerstand (R2) mit dem Doppelweggleichrichterausgang verbunden ist.

2. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Emitterkreis des zweiten Transistors (T3) ein Emitterwiderstand (R12) angeordnet ist, von dem eine Spannung zur Beeinflussung der Spannung am dritten Kondensator (C3) im Sinne einer Verminderung abgeleitet wird.

3. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Emitterwiderstand (R12) über ein Gleichrichter- und Glättungsglied (D4, R9, C4) die Basis-Emitter-Strecke eines dritten Transistors (T1) angeschlossen ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke dem dritten Kondensator (C3) parallel liegt.

4. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Einbau in ein Kunststoffgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse (a1 bis a4) des Stromversorgungsgerätes innerhalb des Gehäuses (10, 20) angeordnet sind und nur über an das Gehäuse angespritzte Führungshülsen (11, 12) für Schraubenzieher zugänglich sind.