DE3129381C2

DE3129381C2 -

Info

Publication number: DE3129381C2
Application number: DE3129381A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(Grad.) 3005 Hemmingen De Napp; Ulrich Dipl.-Ing. Bieringer; Heinz Kreismer; Walter Dipl.-Ing. 3000 Hannover De Goseberg
Original assignee: Telefunken Fernseh und Rundfunk GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson OHG
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-07-25
Publication date: 1989-10-26
Also published as: JPS5830111A; EP0071008B1; DE3266164D1; DE3129381A1; AU8575582A; JPH048928B2; NZ201175A; EP0071008A1; HK13691A; SG46891G; BR8204309A; US4500833A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schaltnetzteil-Transformator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Schaltnetz teil mit einem derartigen Transformator ist bekannt durch die US-PS 38 89 173.

In Geräten der Nachrichtentechnik, insbesondere bei Fernseh empfängern, ist es bekannt, die gewünschte galvanische Trennung vom Netz durch sogenannte Schaltnetzteil-Transformatoren zu bewirken. Derartige Schaltnetzteil-Transformatoren sind wesent lich kleiner und leichter als ein bei 50 Hz arbeitender Netz transformator für dieselbe Leistung, weil sie bei einer wesent lich höheren Frequenz von etwa 20-30 kHz arbeiten. Ein solcher Schaltnetzteil-Tansformator (im folgenden SMPS-Trafo genannt) enthält im allgemeinen eine Primärseite mit der als Arbeits wicklung für den Schalter dienenden Primärwicklung sowie weitere zusätzliche Hilfswicklungen und eine Sekundärseite mit der Sekundärwicklung zur Erzeugung der wesentlichen Betriebsspannung und gegebenenfalls weiterer zusätzlicher Wicklungen zur Erzeugung weiterer Betriebsspannungen unterschiedlicher Größe und Polarität. Sekundärseite und Primärseite sind entsprechend den VDE-Bestimmungen voneinander isoliert und haben eine geforderte Spannungsfestigkeit, damit eine Berührung spannungsführender Teile auf der Sekundärseite gefahrlos bleibt.

Eine weitere Forderung an einen derartigen SMPS-Trafo besteht darin, daß die Streuinduktivität zumindest der Primärwicklung und der Sekundärwicklung möglichst klein ist. Bei einer zu großen Streuinduktivität kann es beim Schaltbetrieb zu Ein schwingvorgängen kommen, die keinen optimalen Schalterbetrieb des Schalttransistors auf der Primärseite gewährleisten und diesen Transistor durch zu hohe Leistungsaufnahmen gefährden. Außerdem wird durch ein erhöhte Streuinduktivität der Innen widerstand der Spannungsquellen für die einzelnen Betriebs spannungen unerwünscht vergrößert.

Es ist als bekannt vorausgesetzt, die Wicklungen für derartige Übertrager als Lagenwicklung auszubilden. Solche Lagenwickel enthalten zwischen den Wicklungen jedoch gefiederte Folienzwischenlagen und erfordern nach Fertigstellung im allgemeinen einen Verguß des Wickels bzw. des kompletten Trafos zur Sicherstellung der VDE-Sicherheit. Eine Anwendung als Kammerwicklung in Fernseh geräten findet zur Zeit wegen der nachfolgend aufgeführten Probleme nicht statt. Eine Kammerwicklung hätte insbesondere den Vorteil, daß sie einfacher und rationeller mit Automaten gewickelt werden könnte. Bei der Anwendung einer Kammerwicklung auf ein Schaltnetzteil würde die gewünschte Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite zunächst durch zwei Kammern erreicht, von denen die eine nur mit Wicklungen der Primärseite und die andere nur mit Wicklungen der Sekundär seite gefüllt ist. Bei einer solchen Anordnung ergäbe sich aber eine geringe Kopplung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite und damit eine unerwünschte hohe Streuinduktivität. Wählt man andererseits die Zahl der Kammern wesentlich größer, so wird der Übertrager teurer und unnötig groß. Außerdem wird dann auch ein größerer Kern benötigt. Bisher wurde in einem Fernsehgerät kein SMPS-Trafo mit Kammerwickel technik vorgestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen SMPS-Trafo in Kammerwickeltechnik zu schaffen, der einen rationellen automatischen Wickelvorgang ermöglicht, d. h. mit nur einer Drahtsorte gewickelt werden kann, einen räumlich engen und möglichst flachen Aufbau hat, die geforderte Isolation zwischen Primärseite und Sekundärseite und geringe Streuin duktivitäten aufweist. Der Trafo sollte nicht vergossen und nicht getränkt sein und im Betrieb trotzdem keine störenden Geräusche erzeugen. Der Trafo sollte ohne mechanische Hilfs mittel lediglich an seinen Verbindungsnägeln in der Print platte durch Lötung gehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Es ist auch ein Hochspannungstransformator bekannt (DE-OS 29 35 109), bei dem eine Wicklung in mehrere Teilwick lungen aufgeteilt ist, die in Kammern eines Kammerspulenkörpers liegen. Die Maßnahme erfolgt jedoch nur für die Sekundär wicklung, so daß eine Ineinanderschachtelung von Teilwick lungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung nicht möglich ist. Diese Lösung dient insbesondere zur Erleichterung der Drahtführung. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dort nicht angesprochen und auch nicht gelöst.

Es ist auch ein Dreiphasen-Einphasen-Transformator für eine Frequenzuntersetzerschaltung bekannt (DE-AS 12 61 950), bei dem Teilwicklungen der Primärwicklung und der Sekundärwick lung auf dem Spulenkörper in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Teilwicklungen liegen dort jedoch nicht in durch Wände getrennten Kammern eines Kammerspulen körpers. Es handelt sich auch nicht um einen Transformator für ein Schaltnetzteil. Die bei einem Schaltnetzteil auftretenden Probleme werden weder behandelt noch gelöst.

Es ist bei einem Schaltnetzteiltransformator auch bekannt (Funkschau 1981 Nr. 7, Seiten 70-72), die Primärwicklung in mehrere Teilwicklungen aufzuteilen, die in axialer Richtung versetzt in Kammern eines Kammerspulenkörpers oder radial gegeneinander versetzt als Scheibenwicklung ausgebildet sind. Eine Ineinanderschachtelung von Teilwicklungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung ist dort jedoch nicht vorgesehen.

Dadurch, daß bei der vorliegenden Erfindung die einzelnen Wicklungen oder Teilwicklungen der Primärseite nur in Kammern der ersten Gruppe und die Wicklungen oder die Teilwicklungen der Sekundärseite nur in Kammern der zweiten Gruppe liegen, also Primärseite und Sekundärseite in getrennte Kammern aufgeteilt sind, wird die notwendige Spannungsfestigkeit zwischen Primärseite und Sekundärseite sichergestellt. Durch die Aufteilung der Wicklungen auf mehrere Kammern und die verschachtelte Anordnung der Kammern von Primärseite und Sekundärseite wird die gewünschte feste Kopplung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite und damit die gewünschte geringe Streuinduktivität auf der Primärseite und der Sekundärseite erreicht. Es hat sich gezeigt, daß eine Gesamtzahl von Kammern in der Größenordnung von 6 eine wirt schaftlich günstige Lösung darstellt. Bei einer kleineren Zahl von Kammern wird die Kopplung zwischen Primärseite und Sekundärseite geringer. Bei einer höheren Zahl von Kammern indessen werden entweder die einzelnen Kammern zu klein oder der gesamte Übertrager und insbesondere der Kern zu groß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich nung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Übertragers für das Schaltnetz teil und

Fig. 2 die Aufteilung der einzelnen Wicklungen auf verschiedene Kammern.

Fig. 1 zeigt einen für ein Schaltnetzteil vorgesehenen Über trager mit der Primärseite P und der Sekundärseite S, die unter Einhaltung der notwendigen Spannungskraft von z. B. 10 000 V galvanisch voneinander getrennt sind. Die Prismärseite enthält die Primärwicklung 1, die als Arbeitswicklung im Kollektorkreis des mit etwa 20-30 kHz geschalteten Schalt transistors liegt. Die Primärwicklung 1 ist in drei Teilwick lungen 1 a und 1 c aufgeteilt, die in Reihe geschaltet sind. Der Anfang der Teilwicklung 1 a und das Ende der Teilwicklung 1 c sind in den Kollektorstromkreis des Schalttransistors ein geschaltet, während die Abgriffe zwischen den Teilwicklungen 1 a und nicht verwertet sind, sondern nur Stützpunkte zur Verbindung der Anschlüsse der Teilwicklungen bilden. Die Primärseite P enthält außerdem eine zusätzliche Wicklung 3 zur Speisung des Rückkopplungsweges, der mit die Primärseite als selbstschwingende Schaltung ausgebildet ist. Außerdem enthält die Primärseite P eine zusätzliche Wicklung 4 für die Regelung des Stromeinsatzpunktes des Schalttransistors im Sinne einer Stabilisierung der Amplitude der Ausgangsspannungen auf der Sekundärseite S.

Die Sekundärseite S enthält zunächst die Sekundärwicklung 2, aus der über eine Gleichrichterschaltung die Haupt-Betriebs spannung U 1 gewonnen wird. Die Sekundärwicklung 2 ist in zwei in Reihe geschaltete Teilwicklungen 2 a und 2 b aufgeteilt. Die Sekundärwicklung S enthält außerdem eine zusätzliche Wicklung 5 zur Erzeugung einer Betriebsspannung für den Videoverstärker und eine weitere Wicklung 6 zur Erzeugung der Betriebsspannung für die Vertikalablenkstufe. Außerdem ist eine zusätzliche Wicklung 7 vorgesehen, aus der nach Gleichrichtung die Betriebs spannung für die Tonstufe gewonnen wird. Die Wicklung 7 besteht aus drei Teilwicklungen 7 a, 7 b, 7 c, die parallel geschaltet sind. Die Tonendstufe hat eine stark schwankende Stromaufnahme zwischen 50 mA und 1000 mA, wodurch sich die Belastung der Sekundärseite S stark ändert. Diese Belastungs änderung kann eine unerwünschte Änderung der durch die Zeilen ablenkamplitude beeinflussenden Betriebsspannung U 1 bewirken. Diese unerwünschte Abhängigkeit läßt sich dadurch verringern, daß die Kopplung zwischen der Wicklung 7 und der Wicklung 4 für die Regelung größerer bemessen wird als die Kopplung zwischen die Wicklung 2 und der Wicklung 4.

Diese Lösung ist näher beschrieben in der DE-OS 27 49 847. Diese vergrößerte Kopplung zwischen den Wicklungen 7 und 4 wird im vorliegenden Fall durch die drei parallel geschalteten Wicklungen 7 a, 1 b, 1 c erreicht. Eine weitere Wicklung 8 dient nach Gleichrichtung zur Erzeugung einer negativen Betriebsspannung von -30 V.

Fig. 2 zeigt den Spulenkörper 9 für die einzelnen Wicklungen in Fig. 1, der insgesamt sechs Kammern 10 aufweist. Die Primärwicklung 1 ist zu je einem Drittel in Form der Teilwick lungen 1 a, 1 b, 1 c auf die erste, dritte und fünfte Kammer aufgeteilt. Die Sekundärwicklung 2 ist in Form der Teilwick lungen 2 a, 2 b je zur Hälfte auf die zweite und vierte Kammer aufgeteilt. Die drei Teilwicklungen 7 a, 7 b, 7 c der Wicklung 7 für die Tonendstufe sind auf die zweite, vierte und sechste Kammer aufgeteilt. Es ist ersichtlich, daß in den Kammern abwechselnd nur Wicklungen oder Teilwicklungen der Primärseite P oder der Sekundärseite S liegen. Die gezeigte Verschachte lung der Wicklungen, d. h. die abwechselnde Anordnung von Wicklungen der Primärseite und der Sekundärseite in aufein anderfolgenden Kammern, gewährleistet und gewünschte enge Kopplung zwischen der Primärseite P und der Sekundärseite S. Die Anordnung der Wicklungen 3, 4 etwa in der Mitte des Spulen körpers 9 über der Teilwicklung 1 b gewährleistet die gewünschte enge Verkopplung der Wicklungen 3, 4 mit den übrigen Wick lungen.

Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel hatten die einzelnen Wicklungen die folgenden Windungszahlen:

Wicklungs-Nr.
Windungszahl
1 a
22
1 b	22
1 c	22
2 a	30
2 b	30
3	3
4	10
5	25
6	1
7 a	11
7 b	11
7 c	11
8	16

Claims

1. Schaltnetzteil-Transformator, insbesondere für einen Fernsehempfänger mit einer Leistungsabgabe zwischen 40 und 150 Watt, mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung mit zwei Teilwicklungen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Primärwicklung (1) und Sekundärwicklung (2) sind in mehrere Teilwicklungen (1 a-1 c; 2 a-2 b) auf geteilt.
b) die Teilwicklungen der Primärwicklung (1) liegen in einer ersten Gruppe und die Teilwick lungen der Sekundärwicklung (2) in einer zweiten Gruppe von Kammern (10) eines Kammerspulen körpers (9),
c) die Kammern (10) der beiden Gruppen sind ineinan dergeschaltet.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in fünf aufeinanderfolgenden Kammern (10) abwech selnd jeweils ein Drittel der Primärwicklung (1) und die Hälfte der Sekundärwicklung (2) zur Erzeugung der Hauptbetriebsspannung (U 1) angeordnet sind.

3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Sekundärwicklung (7) zur Erzeugung einer weiteren Betriebsspannung ebenfalls in mehrere Teilwicklungen (7 a-7 c) aufgeteilt ist, die in den Kammern (10) der zweiten Gruppe liegen.

4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklungen (7 a-7 c) der zusätzlichen Sekun därwicklungen (7) unter den Teilwicklungen der Sekundär wicklung (2) liegen.

5. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Primär-Hilfswicklungen (3, 4) in einer etwa in der Mitte des Spulenkörpers (9) liegenden Kammer (10) der ersten Gruppe über der Teilwicklung (1 b) der Primär wicklung (1) angeordnet sind.

6. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kammern (10) der beiden Gruppen mit Draht nur eines Durchmessers bewickelt sind.